DE4414645C2 - Adapterstück zum Aufstecken auf das Einlaßventil eines luftbereiften Rades - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Adapterstück zum Aufstecken auf das Einlaßventil eines luftbereiften Rades bei Beaufschlagung durch ein gespanntes Gas, insbesondere Druckluft, mit einer in einem Zylinder eingebrachten axialen Bohrung, von der ein oder mehrere in einer Ebene liegende radiale Querbohrun­ gen ausgehen, die an der Oberfläche des Zylinders enden.

Jedermann ist von den Fahrrädern geläufig, Fortbe­ wegungsmittel mit luftbereiften Rädern auszurüsten. Hierzu wird der Reifen möglicherweise nach vorheri­ gem Einbringen eines Schlauches auf eine Felge auf­ gezogen und über das Ventil auf den erforderlichen Druck gebracht. Nachdem die Reifenluft das tragende Element des Fahrzeuges darstellt, erhöht sich mit zunehmendem Luftdruck die Tragfähigkeit, so daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung eine Überprüfung und Einstellung des Reifendruckes ange­ messen erscheint. Auch bei höheren Geschwindigkei­ ten, Änderung der Bereifung haben entsprechende Korrekturen zu erfolgen. Zudem reduziert sich der Rollreibungswiderstand des Rades bei hinreichend hohem Reifendruck und erleichtert somit durch Re­ duktion des erforderlichen Kraftaufwandes die Vor­ wärtsbewegung. Auch das Höchstmaß an Sicherheit und Lebensdauer läßt sich nur dann erwarten, wenn die optimalen Luftdruckwerte eingehalten wurden. Zum Ausgleich auftretender Verluste ist es von den Fahrrädern her allgemein geläufig, Handpumpen mit­ zuführen, bei deren Zuhilfenahme an Ort und Stelle eine Ergänzung des Luftdruckes vorgenommen werden kann. Der ideale Wert des Reifendruckes ist ver­ schieden und hängt ab vom Fahrrad- bzw. Bereifungs­ typ, so daß Rennräder im Vergleich zu Tourenrädern einen wesentlich höheren Solldruck erfordern. Als Druckmedium findet in aller Regel die in der Hand­ habung unproblematische Druckluft Verwendung, je­ doch werden zu Rennzwecken die Reifen mitunter durch Helium oder andere leichte Edelgase gefüllt. Als nachteilig ist anzusehen, daß mit Hilfe der Handpumpen das Erreichen des gewünschten Druckwer­ tes einen erheblichen Kraftaufwand erfordert. Zudem ist eine Überprüfung des gewünschten Druckwertes anhand einer exakten Messung in der Regel unmög­ lich, so daß der Fahrer auf Schätzungen angewiesen ist.

Für die Bereifung von Kraftfahrzeugen werden an den Tankstellen und Werkstätten durch Kompressoren ver­ sorgte Reifendruckprüfgeräte angeboten, die sowohl eine Messung als auch eine Ergänzung des Reifen­ druckes gestatten. Aufgrund des durch den Kompres­ sor zur Verfügung gestellten hohen Luftstromes eignet sich eine Verwendung dieser Luftversorgungs­ einrichtung im allgemeinen nicht, da aufgrund des geringen Reifenvolumens bei Fahrrädern oder luftbe­ reiften Gefährten anderer Art wegen des hohen Luft­ stromes der Innendruck der kleinvolumigen Reifen sehr rasch ansteigt und unversehens die Haltbar­ keitsgrenze von Reifen oder Felgen übersteigt und zu deren Zerstörung führt.

Um auch bei hohem Luftstrom eine einigermaßen ex­ akte Dosierung des Fülldruckes mit einem Reifen­ druckprüfgerät zu erreichen, zeigt die US-PS 4,153,096 ein Adapterstück mit einer axialen Boh­ rung, durch die der Reifen befüllbar ist. Über­ schüssiges Füllgas strömt dabei aus radialen Quer­ bohrungen aus, die die axiale Bohrung mit der umge­ benden Luft verbinden, wobei Anzahl und Durchmesser der Querbohrungen den erreichbaren Enddruck bestim­ men. Durch die stets offenen Querbohrungen ent­ weicht jedoch bereits vor der Annäherung an den vorgesehenen Fülldruck ein beträchtlicher Anteil des Gases in die Atmosphäre, d. h. es treten große Verluste auf. Zudem besteht der Nachteil, daß der Enddruck eine Funktion des Volumenstroms ist, der bei unterschiedlichen Prüfgeräten erheblich variie­ ren kann.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaf­ fung einer einfachen Vorrichtung zur Aufgabe ge­ macht, welche bei Nutzung der kompressorversorgten Luftzapfstellen an Tankstellen und Werkstätten für Fahrräder od. dgl. luftbereifte Gefährte eine ver­ lustarme und präzise Einstellung des Solldrucks er­ laubt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Adapterstück der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Querbohrungen am Außenumfang des Zylinders durch einen in ihrer Ebene liegenden elastischen Ring abgedichtet sind.

Kerngedanke vorliegender Erfindung ist die Schaf­ fung eines Adapterstückes, das als Verbindungsglied zwischen der kompressorgesteuerten Luftversorgung und dem Einlaßventil des Reifens dient und auch bei hohen Förderströmen eine präzise Einstellung des gewünschten Luftdruckes gestattet. Das Adapterstück besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Zylinder mit axialer Bohrung, der am einen Ende so bemessen ist, daß er sowohl kompressor- als auch auslaßseitig jeweils mit der Luftversorgung bzw. dem Reifenventil verbindbar ist. Von dieser axialen Bohrung ausgehend in radialer Richtung finden sich auf der Oberfläche des Zylinders endende Querboh­ rungen. Sie werden über einen in einer radialen Ebene auf dem Zylinder außenseitig aufgebrachten Ring aus elastischem Material verschlossen. Wenn nun eine Beaufschlagung der Durchgangsbohrung mit Gas ansteigenden Druckes stattfindet, wird auf den elastischen Ring durch die Querbohrung in radialer Richtung eine Kraft ausgeübt, die mit Erreichen ei­ nes bestimmten Druckwertes ausreicht den elasti­ schen Ring in radialer Richtung nach außen zu wei­ ten, so daß der Auslaß der Querbohrung geöffnet wird und das Gas ausströmen kann, wodurch ein wei­ terer Druckanstieg verhindert wird. Dieser Grenz­ wert maximalen Drucks wird bestimmt durch die geo­ metrischen Verhältnisse der radialen Bohrung und des Ringes sowie das Elastizitätsmodul des verwen­ deten Materials. Durch entsprechende gegenseitige Abstimmung dieser Parameter läßt sich die Öffnung des elastischen Ringes bei einem bestimmten vorge­ gebenen Druck erreichen, jenem Druck also, der bei Befüllen des Reifens nicht überschritten werden soll. In der Regel werden die Druckwerte in Abhän­ gigkeit vom jeweiligen Reifen, wie beispielsweise beim Touren- oder bei einem Rennrad, unterschied­ lich gewählt werden.

Die Handhabung geschieht wie folgt:
Der Radfahrer begibt sich zu einer kompressorver­ sorgten Zapfstelle, wie sie in Tankstellen und Re­ paraturwerkstätten den Kunden angeboten werden oder zu einer Druckluftflasche. Dort setzt er das erfin­ dungsgemäße Adapterstück auf das Einlaßventil des Reifens und beaufschlagt das gegenüberliegende Ende mit Gas. Aufgrund des geringen Reifenvolumens wird sich der Druck innerhalb des Reifens explosionsar­ tig erhöhen und mit Erreichen des durch das Adap­ terstück vorgegebenen Schwellenwertes das Gas über die radiale Bohrung bei geöffnetem elastischem Ring nach außen abgeben, was sich durch ein zischendes Geräusch offenbart und dem Benutzer anzeigt, daß der gewünschte Druckwert des Reifens erreicht wor­ den ist. Zur Beendigung des Aufpumpvorganges wird die Druckluftversorgung unterbrochen und das Adap­ terstück vom Ventil abgezogen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Nutzung der in Tankstellen und Reparaturwerkstätten zur Verfügung stehenden Druckluftreservoire sowie der Druckluftflaschen und stellt gleichzeitig si­ cher, daß der optimale und durch das Adapterstück vorgegebene Druck, der dem optimalen Wert des Rei­ fens entsprechen sollte, erreicht, jedoch nie über­ schritten wird. Die Gefahr der Beschädigung von Reifen und Felgen ist mit Sicherheit ausgeschlos­ sen. Der Radfahrer selbst ist zudem nicht darauf angewiesen, durch langwieriges und kräftezehrendes Aufpumpen den Reifendruck aufbauen und den optima­ len Wert abschätzen zu müssen. Neben der Einsparung von Mühe und Arbeit sind als weiterer Vorzug die geringen Herstellungskosten des Adapters zu nennen, die jedermann die Möglichkeit des Kaufes eröffnen.

Der Druckanstieg im Reifen hängt ab vom Verhältnis des Eigenvolumens des Reifens zu dem durch den Kom­ pressor erzeugten Druckluftstrom. Wenn einerseits, wie im Falle von Fahrrädern, das Eigenvolumen des Reifens gering, andererseits demgegenüber die Kom­ pressorleistung erheblich ist, resultiert eine hohe Geschwindigkeit der Druckänderung, so daß die Schaltzeit des Adapterstückes nicht ausreicht, einen Druckanstieg über den Sollwert hinaus recht­ zeitig zu unterbinden. Um auch in extremen Fällen den Sollwert präzise einzustellen, wird in einer Weiterbildung die Anbringung einer Drosselbohrung im Inneren der axialen Bohrung vorgeschlagen, die als umlaufender Wulst eine Verengung des durch­ strömten Querschnittes mit der Folge der Reduzie­ rung des Volumenstromes erzeugt. Der Druckanstieg wird verlangsamt und das Adapterstück ist in der Lage, präzise am Sollwert die beaufschlagte Luft radial abzugeben und nicht mehr in das Innere des Reifens gelangen zu lassen. Diese Drosselbohrung ist als Vorsichtsmaßnahme für einen universellen, d. h. unabhängig von der Kompressorleistung mögli­ chen Einsatz vorgesehen.

Bereits erwähnt wurde, daß das erfindungsgemäße Ad­ apterstück für alle Arten luftbereifter Fahrzeuge und Gefährte, also neben Fahrrädern auch Roll­ stühle, Fahrradanhänger und dergleichen eingesetzt werden kann. Die jeweiligen Solldruckwerte sind un­ terschiedlich. Um ein und dasselbe Adapterstück einsetzen zu können, muß die Möglichkeit der Einstellung verschiedener und dementsprechend aus­ gelegter Sollwerte möglich sein. Als Lösung schlägt die Erfindung die Anordnung von Querbohrungen in mehreren Ebenen mit den zugehörigen Ringen in axi­ aler Richtung versetzt auf dem Zylinder vor. Sie sind in der Wahl des Materiales sowie der geometri­ schen Verhältnisse unterschiedlich gewählt, so daß die Öffnung über den elastischen Ring bei verschie­ denen Druckwerten erfolgt. Würden bei einer solchen Anordnung keine zusätzlichen Maßnahmen vorgesehen, öffnete, bei einem Druckanstieg der Ring mit dem ge­ ringsten Auslösewert, der hierdurch den weiteren Anstieg unterbindet. Die Folge ist, daß jene Druck­ werte, die zu einer Öffnung der weiteren Ringe füh­ ren grundsätzlich nicht mehr erreicht werden. Um bei einem höheren Drucksollwert auszulösen, muß der oder die Ringe mit dem niedrigeren Auslösedruck durch Aufschieben einer paßgenauen Hülse in ihrer Position fixiert werden. Ein radiales Abheben ist somit unterbunden, so daß der dann effektive Auslö­ sedruck bestimmt wird durch jenen Ring, der von al­ len Ringen, die noch nicht durch eine aufgeschobene Hülse gesperrt sind, den niedrigsten Auslösedruck aufweist. Durch axiales Verschieben können die je­ weiligen Ringe gesperrt und der gewünschte Auslöse­ druck stufenartig eingestellt werden. Bei einer An­ ordnung der Ringe in axialer Richtung mit steigen­ dem Auslösedruck gibt der Verschiebeweg einer ein­ zigen Hülse den gewünschten Auslösedruck an.

Die von der Achse ausgehenden Querbohrungen treten nur an bestimmten Punkten der Oberfläche aus. Um zu einer gleichmäßigen Druckbeaufschlagung des Ringes über den Umfang zu gelangen, empfiehlt sich die An­ bringung einer umlaufenden Ringnut, durch die sich das ausströmende Gas unterhalb des Ringes weitge­ hend gleichmäßig verteilen kann, so daß im Moment der Auslösung der Ring weitgehend vollständig über den gesamten Umfang abgehoben und ein erheblicher Querschnitt zur Abgabe des überflüssigen Gases zur Verfügung gestellt wird. Der Druckanstieg wird auch bei großen Kompressorleistungen zuverlässig unter­ bunden.

Die Form des Querschnittes des Ringes ist in weiten Grenzen beliebig. Im Hinblick auf die Funktionsfä­ higkeit, d. h. das Abheben und den zuverlässigen Sitz wird jedoch die Verwendung eines O-Ringes als zweckmäßig erkannt.

Der Einlaß des Adapterstückes wird so geformt, daß er zuverlässig mit der Versorgungsleitung verbind­ bar ist. Da in der Regel die Versorgungsleitung auf das Ventil eines Autoreifens aufgesteckt wird, hat eine entsprechende Anpassung zu erfolgen, die es naheliegend erscheinen läßt, den Einlaß des Adap­ terstückes entsprechend, d. h. ähnlich dem Einlaß eines Autoventils zu wählen, um die bisherigen An­ schlüsse nutzen zu können. Am gegenüberliegenden auslaßseitigen Ende hingegen soll das Adapterstück auf Ventile unterschiedlicher Durchmesser und Quer­ schnitte, wie sie bei den verschiedenen Fahrzeugen Verwendung finden, aufgesetzt werden können. Zu diesem Zweck sind im Inneren des kegelförmig ge­ stalteten Auslaß des Adapterstückes in axialer Richtung versetzt Dichtringe unterschiedlichen Durchmessers koaxial eingesetzt. Der Benutzer kann dann das Adapterstück universell einsetzen, da si­ chergestellt ist, daß einer der Ringe die dichtende Funktion übernimmt.

Die Er­ findung wird in dem nachfolgenden Beschreibungs­ teil anhand der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Adapterstück, des­ sen obere Hälfte in Querschnittsdarstellung und dessen untere Hälfte in Seitenansicht wiedergegeben ist.

Ein Zylinder (1) ist im Inneren mit einer axialen Bohrung (2) versehen. Etwa im linken Drittel des Zylinders (1) findet sich eine durch einen nach innen zur Achse hin weisenden und umlaufenden Wulst erzeugte Drosselbohrung (3). Die Beaufschla­ gung erfolgt über den am linken Ende dargestellten Einlaß (4) und wird nach Passieren der eine Reduk­ tion des Volumenstromes bewirkenden Drosselbohrung (3) über den Auslaß (5) abgegeben.

Für die Erfindung entscheidend ist das Anbringen ein oder mehrerer von der axialen Bohrung (2) aus­ gehender und in radialer Richtung nach außen zu verlaufender Querbohrungen (6). Sie liegen in einer Ebene und werden über einen umlaufenden elastischen Ring (7) verschlossen. Wenn nun die auf Vermittlung der Querbohrung (6) über den anliegenden Luftdruck auf den Ring (7) ausgeübten Kräfte hinreichend groß werden, hebt er sich ab und gibt den Auslaß frei, so daß die im Inneren des Adapterstückes befindli­ che Luft ausströmen und ein weiterer Druckanstieg verhindert werden kann.

Im Bereich des Auslasses (5) ist koaxial zur Mittel­ achse eine etwa kegelförmig, genauer stufenförmig nach innen zu verlaufende Öffnung angeformt, bei der jede Stufe mit einem eigenen Dichtring (8) ausgerü­ stet ist. Bei dieser Anordnung ergibt sich auch bei Aufschieben auf Ventile unterschiedlichen Durchmes­ sers stets eine dichtende Anlage.

Im Ergebnis erhält man eine Vorrichtung, die die Verwendung kompressorversorgter Druckluftanlagen in Tankstellen und Werkstätten der Benutzung durch Radfahrer o. dgl. zugänglich macht.

Claims (6)

1. Adapterstück zum Aufstecken auf das Einlaßventil eines luftbereiften Rades bei Beaufschlagung durch ein gespanntes Gas, insbesondere Druckluft, mit ei­ ner in einem Zylinder eingebrachten axialen Boh­ rung, von der ein oder mehrere in einer Ebene lie­ gende radiale Querbohrungen ausgehen, die an der Oberfläche des Zylinders enden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querbohrungen (6) am Außenumfang des Zylinders (1) durch einen in ihrer Ebene lie­ genden elastischen Ring (7) abgedichtet sind.

2. Adapterstück nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Inneren dem Zylinders (1) koaxial eine Drosselbohrung (3) mit einem geringeren Durch­ messer als dem der axialen Bohrung (2) eingebracht ist.

3. Adapterstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Querbohrungen (6) in ver­ schiedenen Ebenen angeordnet und so bemessen sind, daß sie bei unterschiedlichen Drücken auslösen und daß koaxial zum Zylinder (1) eine Hülse axial ver­ schiebbar aufgebracht ist, die paßgenau an einzel­ nen der Ringe (7) in Schließstellung anliegt.

4. Adapterstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (6) in einer umlaufenden Ringnut enden.

5. Adapterstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring (7) ein O-Ring ist.

6. Adapterstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (5) der axialen Bohrung (2) koaxial zylinder- oder kegel­ förmig abgestuft gestaltet ist und mit mehreren ko­ axial angeordneten Dichtringen (8) unterschiedli­ chen Durchmessers versehen ist.